阿特拉斯·科普柯进军混合动力发电机组市场

西班牙萨拉戈萨附近的阿特拉斯·科普柯工厂（图片：所有图片均来自KHL集团）

阿特拉斯·科普柯在为众多行业生产空气压缩机系统方面拥有悠久的历史。我曾代表另一家杂志走访过世界各地 100 多家汽车制造厂，在那里，我经常看到阿特拉斯·科普柯的系统为装配线上的工具提供压缩空气（以及其他应用）。

但压缩空气系统只是该公司产品组合的一部分。阿特拉斯·科普柯生产发电机组已有30余年历史；其首款发电机组于1994年上市。

时至今日，阿特拉斯·科普柯于今年3月发布了全新的发电机组系列。顾名思义，该系列名为“集成混合动力”，搭载了由FPT工业提供的柴油发动机以及60千瓦时的磷酸铁锂电池组。这种联合动力解决方案的理念在于，发电机组发动机通常无法达到最佳效率，而利用电池组中储存的能量可以有效解决这个问题。

这种综合解决方案有助于降低油耗和相关的发动机排放。不仅如此，由于发动机仅在接近或达到最佳效率时运行，因此积碳和其他潜在损坏的产生量减少，从而延长了发动机保养周期。通过最大限度地利用燃油并延长保养周期，新型发电机组提供了一种更低的拥有成本模式。

马尔科·格拉维纳（Marco Gravina）集成式混合动力发电机组

在新推出的集成混合动力机型发布会上，《电力进展》杂志采访了阿特拉斯·科普柯便携式电力和流量部门总经理马可·格拉维纳（Marco Gravina），他负责开发新的发电机组，以及市场营销和销售总监塞尔吉奥·萨尔瓦多（Sergio Salvador），以了解更多关于新系列的信息。

技术发展

首先，决定采用FPT工业公司的发动机。“他们在开发使用混合动力系统的机器方面有着悠久的历史，”格拉维纳解释说。“所以他们了解应用类型，这对新型混合动力发电机组的开发帮助很大。”

“实际上有两种发动机型号，一种用于120千伏安的机型（QHS 120 S5），另一种用于200千伏安的机型（QHS 200 S5）。我们对这些发动机非常了解，它们是我们符合第五阶段排放标准的标准发电机组的标配。该项目涉及大量改进工作，旨在提高运行效率和质量，例如降低振动；我们对他们的产品非常有信心。”

塞尔吉奥·萨尔瓦多，阿特拉斯·科普柯

FPT带来了丰富的市场经验，而阿特拉斯·科普柯则凭借其在电气化领域的内部专长，为集成混合动力系列产品的开发提供了支持。格拉维纳表示，该公司于2019年推出了首款电池储能系统（BESS），并从中积累的经验已应用于新一代发电机组中。

萨尔瓦多说：“混合动力系统对我们来说似乎是新的。但我们之前已经将发电机和电池组结合起来使用。虽然不是放在同一个顶棚下，而是放在拖车或其他类似的地方。这些系统已经在市场上销售好几年了。”

应用程序类型

以更低的排放提供高质量电力是新一代发电机组系列的核心理念。这使得它们适用于多种应用场景，包括主电源输送、机器充电或为现场微电网供电。

不过，塔式起重机是一种特殊的应用类型。与其他大多数设备相比，塔式起重机的用电特性非常明显，其特点是低负荷时段与短暂但极高的峰值负荷交替出现。

在低负荷时段使用发动机供电效率极低——在发布会上，阿特拉斯·科普柯指出，此类应用中发电机组的平均负荷仅为额定负荷的15%左右。为了提高效率，新型混合动力发电机可以断开发动机，仅使用电池组中存储的能量供电。

起重机演示展示了发电机组如何根据负载分配电力输出。

“我们的动力解决方案已应用于数千台机器，因此我们了解它们的负载特性，”格拉维纳说道。“其中许多都涉及起重机，所以我们对起重机在建筑工地上的运行方式有着丰富的经验。基于此，我们选择了我们认为最理想的组件：发动机、电池组和电力电子设备。”

为了进一步支持这一点，60千瓦时磷酸铁锂电池组具备2C倍率能力。这意味着它们可以有效地将输出功率翻倍至120千伏安，同时还支持更高更快的充电速率。

“但真正重要的是能够按需提供峰值功率，”格拉维纳说。“这与仅使用电池输出时几乎无声的供电相结合，可以支持低噪音项目或夜班作业。”

重量因素

新型发电机组比仅使用柴油发动机的同类产品更重，这主要是因为电池组的重量。但格拉维纳表示，重量的增加并未影响其便携性，普通车辆即可运输这些机组。

他指出：“200千伏安的这款机型尺寸与其他市面上的机型相当。它稍微重一些，但尺寸相近。”

萨尔瓦多：“我们还必须考虑物理平衡。发动机在一侧，电池组在另一侧，但满油箱的重量也考虑在内。这有助于让吊装设备变得更容易一些。”

内部电缆也增加了重量。萨尔瓦多指出，这也是最终产品耗时两年才交付市场化解决方案的原因之一。“发动机和电池组之间的连接已经尽可能简化。所有电缆以及操作系统都位于设备的中央部分，这有助于在升降过程中保持平衡。”

控制系统

ECO 控制器系统用于运行发电机组，包括控制总功率输出。根据实际用电情况，它可以从发动机或电池获取电力，也可以将两者结合使用。以 QHS 120 S5 为例，该控制系统利用发动机和电池的电力可提供峰值 120 kVA 的输出功率。

ECO控制器及其他功能的图形用户界面

ECO控制器设计简洁易用。在新型号的演示中，演示者指出，只需对操作人员进行极少的培训，即可完成发电机的安装和运行。

该系统具有一些值得注意的功能。其中包括电池健康状态检查，可帮助用户了解电池的性能状况，从而提高效率并延长电池寿命。由于采用了磷酸铁锂电池技术，其额定充放电循环次数约为 6000 次。如果每天完全充电两次，则电池寿命可达近 10 年。

由阿特拉斯·科普柯自主研发的ECO控制器和集成式混合动力发电机组均经过了广泛的测试。格拉维纳表示：“我们进行了一些模拟测试，但更多的是实际测试，包括在我们工厂和现场进行的测试。公司的标准测试是连续运行1000小时，对于特殊应用的产品，测试时间可能会更长——如果出现任何问题，都会在这个时间范围内发生。”

此外，FleetLink车载信息系统能够帮助优化个人和车队的绩效。该系统包含远程访问功能，兼顾了功能性和效率。

“客户可以获取[FleetLink]数据，”格拉维纳说道。“它是一个分析工具。我们可以生成客户报告，指出运营中可以改进的地方，并为机器的微调提供建议。”

组装及其他

所有发电机组均在位于西班牙萨拉戈萨郊外的便携式电源与流量事业部总部组装。机组的底盘部件和顶篷由第三方供应商提供，该供应商的生产基地与组装厂距离很近。

这些机组采用风冷，冷却系统集成在顶篷内。“发电机组是移动式的，”萨尔瓦多说，“因此，它们需要一个可靠且便携的集成式冷却系统。它的设计非常坚固耐用，能够应对各种恶劣环境。我们本来可以为电池组加装液冷系统，但部件越少，发生故障的几率就越小。”

电池组由浙江纳拉达电源公司供应。

阿特拉斯·科普柯的目标是到2027年底，使可持续解决方案（例如集成式混合动力发电机组系列）的收入占其总收入的50%。格拉维纳表示：“在欧洲，我们已经完成了该目标的40%。在美国的一些地区，我们已经超过了这个数字。”

为了支持新型发电机组的可持续性，阿特拉斯·科普柯提出，如果将目前在欧洲运行的约 20 万台 200 kVA 或更低功率的发电机组替换为混合动力版本，每年可节省约 32 亿升柴油燃料。

当被问及燃料消耗是否是衡量可持续性的唯一标准时，格拉维纳笑了——显然他之前就听过这个问题。“显然，可持续性不仅仅关乎燃料。它还与消除电力供应中断、降低维修成本、延长发电机使用寿命等因素息息相关。所有这些因素以及更多其他因素共同构成了整体的可持续性。”